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【摘 要】针对钦州港大榄坪1#、2#泊位水工工程特点，对基槽内的回淤强度及对基槽面淤泥进行了测算和分析，重点对区域回淤机理、回淤过程、回淤强度测算进行了阐述。
【关键词】钦州港；回淤强度；回淤预测；沉积动力学
1 工程概况
钦州港大榄坪1#、2#泊位水工工程是位于广西钦州港淤泥质海岸上的一个在建港口，未建成前港池和航道每年均有一定数量的泥沙回淤，加上近年来钦州港深水码头的不断扩建，尤其是2006年底码头后方大堤的建成，使钦州港地区的地形由海峡转变为半封闭的狭长海湾，自然环境发生了根本变化，从而直接影响了湾内的回淤情况，对回淤强度的测算分析具有重要意义。
2 水文条件
该水域潮汐是不规则的半日潮，据龙门水文站统计，涨、落潮平均历时各为7.1h和5.5h，平均潮差4.09m，最大潮差5.03m。最大垂线平均流速超过12m/s。最大浑浊带纵向跨度约10km，主要部一般位于金鼓江大桥与金鼓江入海口之间的区段，悬泥沙浓度随水深增加而增加，表层8米内悬沙浓度一般为8～12kg/m3，底部经常携带着淤泥，浓度达到32 kg/m3，从而形成一个悬沙，浮泥和淤泥的沉积体系。取样的泥沙含量数据如下表1。
3 区域回淤机理分析
长期以来，水利及港口工程界广泛采用挟沙能力概念来分析挖槽的冲淤机理，用实际水体含沙量S与挟沙能力S*的对比来概化冲淤过程，即对于某一水动力强度，水体含沙量高于挟沙能力S>S*时，发生淤积，至S→S*时淤积停止；当S＜S*时发生冲刷， S→S*时冲刷停止。
由上表1中可以看出，在将到达基槽底部-15.1m（处于12～16水深范围）标高时，水体含沙量S超过了其挟沙能力S*，因此该码头的水下基础部分回淤是必然的。在不同时间内对同一基槽，同一标高段的取样结果，详见表2。
对基槽进行近底悬沙、浮泥及床面表层的颗粒分析及粘土矿物分析，絮凝体直径分布在0.01～0.5mm范围内，大部分在0.01～0.2mm范围。低流速情况下，特别是憩流期，絮凝较为显著；而高流速情况下，例如涨急与落急期，絮散比较明显。
由分析可知，近底悬沙、浮泥及底质在级配及矿物成份上均有较好的一致性；d10从悬沙到底质虽然逐渐变粗，即d50处于0.0123～0.0158mm，粘土矿物均以贝壳石为主占65～68%，差别不大，再次说明由于水动力不强，水体与床面的泥沙交换不剧烈。
在一次全潮过程中，当水流底切力超过沉积物的冲刷切力时，即τ=28.8N＞τc=16.3N时发生冲刷，冲刷率又与淤泥的固结程度有关；当水流底切力低于悬沙的淤积切力时，即τ=28.8N＜τd=54.1N时发生淤积。由于挖槽里有块石，水流对块石的作用力，使得其得流速在贴近石头表面时大大减小，到基槽最底部的流速就更小了，趋近于0 。
挖槽与相邻浅滩相比，淤积历时加长且淤积率增大，冲刷历时缩短且冲刷率减小，从而导致挖槽回淤。
4 回淤过程分析
动力学分析途径是采用水动力作用强度指标，例如水流及波浪引起的底部切应力τ(或摩阻流速U*)，与沉积物的淤积特性和冲刷特性指标 (例如淤积切力τd、冲刷切力τc及相应的摩阻流速加以对比来界定冲淤发生的条件和衡量冲淤发生的规模。这样做，从动力学角度更为直接。另外，当τ＞τd时，淤积可一直进行下去直至 S>0，而并无某一平衡含沙量与之相对应，冲刷也有类似情况。采用这一途径，要求分析和表达工程所在区域的水动力作用强度，在河口、海岸工程中，一般用水流或波浪引起的底切力 (或摩阻流速)表示；要考虑近岸潮波变形及波浪变形引起的水流底切力的变化和挖槽内水流强度随流向与挖槽交角和开挖深度的变化[1]。
经取样分析，小于32μm的细颗粒泥沙占80％以上，悬沙单颗粒粒径均值为3．6～6．8μm。细颗粒泥沙絮凝环境良好，实测平均絮凝颗粒粒径为61.5μm，是分散单颗粒粒径的10倍多，最小絮凝颗粒粒径为27.4μm，最大为107μm，最大絮凝颗粒出现在0.4～0.7m／s的中等流速时段，而南北槽最大浑浊带区域絮凝颗粒粒径最大，均值为57.3～79.2μm。实测回淤过程年均31.7mm/d，与下面的半经验公式计算基本一致。
5 回淤强度测算
5.1 淤积计算方法
按照《海港水文规范》[2]中淤泥质海岸港池淤积计算公式进行，其计算表达式具体如下：
（1）
式中：PA为航道年平均回淤强度,m；Sk为波、流作用下挖槽内平均含沙量,kg/m3；ωk为泥沙下沉速率，m/s；γ0为淤积物干容重,kg/m3；K1、K2为航道淤积经验系数，分别取值为0.35 和0.12；t为总淤积时间，通常取1年，即31536000s；d1 、d2为开挖前后平均水深，m；θ为水流方向与航道轴向的夹角(锐角)，由潮流数学模型得到。
5.2 挖槽淤积计算
挖槽为双堤环抱布局的封闭型港池，港内各水域仅能通过口门与外界进行水沙交换，含沙水体随浪、流进入掩护区内航道及港池各个泊位时间将有先后顺序，港内位置不同，淤积部位和程度也有差异。对于这种掩护型港池回淤问题，依据类似港口研究及实践经验，由于动力条件的逐步衰减，一般靠近口门区域回淤强度较大，而远离口门回淤强度较小。因此,港池以及挡砂堤内的航道(内航道) 淤积计算，将按照潮流流路经过先后顺序进行，分别确定各区淤积强度。根据《海港水文规范》[2]中淤泥质海岸港池淤积计算公式，并根据该工程特点改写为如下形式：
（2）
（3）
式中：PB(i+1)为掩护区内第i + 1区域的回淤强度，m；K0为淤积经验系数，取值0.15；d1′、d2′(i+ 1)分别为口门前局部水域平均水深和港内第i+1区开挖后水深，m；S(i+1)′相应于港池内第i+1区范围对应的含沙量，其中港池口门附近含沙量根据实测结果取平均值，kg/m3；t为总淤积时间，s；A(i+1)为港内第i+1区水下浅滩水域面积，m2；A0(i+1)为港内第i+1区总水域面积，m2；ΔH 为平均潮差,取统计平均潮差4.09m；N为相应于淤积历时t 内的潮数。
5.3 淤积计算
按照设计通航要求，进港航道底高程为-15.1m，采用式(1)～(3)计算，即可得到该挖槽年均淤积量结果，全航道平均淤强为32.5m/a ，最大淤强约41.8m/a。
6 结语
河口海岸大型港口工程及海岸演变的预测与控制，都应对工程引起的泥沙冲淤过程进行定量模拟，即进行动力学分析。为了能科学的指导施工，在施工前期要对基槽及附近的水域进行采集水流速度，泥沙含量数据等，并建立合理反映冲淤物理过程的数学模型，进行综合测算与分析，以掌握开挖基槽内的回淤强度。
参考文献：
[1]冯会芳,胡旭跃,张冠群.天津中心渔港进港航道尺度论证与航道泥沙回淤研究[J].水道港口.2009,6.
[2]《海港水文规范》(JTJ213-98).
【关键词】钦州港；回淤强度；回淤预测；沉积动力学
1 工程概况
钦州港大榄坪1#、2#泊位水工工程是位于广西钦州港淤泥质海岸上的一个在建港口，未建成前港池和航道每年均有一定数量的泥沙回淤，加上近年来钦州港深水码头的不断扩建，尤其是2006年底码头后方大堤的建成，使钦州港地区的地形由海峡转变为半封闭的狭长海湾，自然环境发生了根本变化，从而直接影响了湾内的回淤情况，对回淤强度的测算分析具有重要意义。
2 水文条件
该水域潮汐是不规则的半日潮，据龙门水文站统计，涨、落潮平均历时各为7.1h和5.5h，平均潮差4.09m，最大潮差5.03m。最大垂线平均流速超过12m/s。最大浑浊带纵向跨度约10km，主要部一般位于金鼓江大桥与金鼓江入海口之间的区段，悬泥沙浓度随水深增加而增加，表层8米内悬沙浓度一般为8～12kg/m3，底部经常携带着淤泥，浓度达到32 kg/m3，从而形成一个悬沙，浮泥和淤泥的沉积体系。取样的泥沙含量数据如下表1。
3 区域回淤机理分析
长期以来，水利及港口工程界广泛采用挟沙能力概念来分析挖槽的冲淤机理，用实际水体含沙量S与挟沙能力S*的对比来概化冲淤过程，即对于某一水动力强度，水体含沙量高于挟沙能力S>S*时，发生淤积，至S→S*时淤积停止；当S＜S*时发生冲刷， S→S*时冲刷停止。
由上表1中可以看出，在将到达基槽底部-15.1m（处于12～16水深范围）标高时，水体含沙量S超过了其挟沙能力S*，因此该码头的水下基础部分回淤是必然的。在不同时间内对同一基槽，同一标高段的取样结果，详见表2。
对基槽进行近底悬沙、浮泥及床面表层的颗粒分析及粘土矿物分析，絮凝体直径分布在0.01～0.5mm范围内，大部分在0.01～0.2mm范围。低流速情况下，特别是憩流期，絮凝较为显著；而高流速情况下，例如涨急与落急期，絮散比较明显。
由分析可知，近底悬沙、浮泥及底质在级配及矿物成份上均有较好的一致性；d10从悬沙到底质虽然逐渐变粗，即d50处于0.0123～0.0158mm，粘土矿物均以贝壳石为主占65～68%，差别不大，再次说明由于水动力不强，水体与床面的泥沙交换不剧烈。
在一次全潮过程中，当水流底切力超过沉积物的冲刷切力时，即τ=28.8N＞τc=16.3N时发生冲刷，冲刷率又与淤泥的固结程度有关；当水流底切力低于悬沙的淤积切力时，即τ=28.8N＜τd=54.1N时发生淤积。由于挖槽里有块石，水流对块石的作用力，使得其得流速在贴近石头表面时大大减小，到基槽最底部的流速就更小了，趋近于0 。
挖槽与相邻浅滩相比，淤积历时加长且淤积率增大，冲刷历时缩短且冲刷率减小，从而导致挖槽回淤。
4 回淤过程分析
动力学分析途径是采用水动力作用强度指标，例如水流及波浪引起的底部切应力τ(或摩阻流速U*)，与沉积物的淤积特性和冲刷特性指标 (例如淤积切力τd、冲刷切力τc及相应的摩阻流速加以对比来界定冲淤发生的条件和衡量冲淤发生的规模。这样做，从动力学角度更为直接。另外，当τ＞τd时，淤积可一直进行下去直至 S>0，而并无某一平衡含沙量与之相对应，冲刷也有类似情况。采用这一途径，要求分析和表达工程所在区域的水动力作用强度，在河口、海岸工程中，一般用水流或波浪引起的底切力 (或摩阻流速)表示；要考虑近岸潮波变形及波浪变形引起的水流底切力的变化和挖槽内水流强度随流向与挖槽交角和开挖深度的变化[1]。
经取样分析，小于32μm的细颗粒泥沙占80％以上，悬沙单颗粒粒径均值为3．6～6．8μm。细颗粒泥沙絮凝环境良好，实测平均絮凝颗粒粒径为61.5μm，是分散单颗粒粒径的10倍多，最小絮凝颗粒粒径为27.4μm，最大为107μm，最大絮凝颗粒出现在0.4～0.7m／s的中等流速时段，而南北槽最大浑浊带区域絮凝颗粒粒径最大，均值为57.3～79.2μm。实测回淤过程年均31.7mm/d，与下面的半经验公式计算基本一致。
5 回淤强度测算
5.1 淤积计算方法
按照《海港水文规范》[2]中淤泥质海岸港池淤积计算公式进行，其计算表达式具体如下：
（1）
式中：PA为航道年平均回淤强度,m；Sk为波、流作用下挖槽内平均含沙量,kg/m3；ωk为泥沙下沉速率，m/s；γ0为淤积物干容重,kg/m3；K1、K2为航道淤积经验系数，分别取值为0.35 和0.12；t为总淤积时间，通常取1年，即31536000s；d1 、d2为开挖前后平均水深，m；θ为水流方向与航道轴向的夹角(锐角)，由潮流数学模型得到。
5.2 挖槽淤积计算
挖槽为双堤环抱布局的封闭型港池，港内各水域仅能通过口门与外界进行水沙交换，含沙水体随浪、流进入掩护区内航道及港池各个泊位时间将有先后顺序，港内位置不同，淤积部位和程度也有差异。对于这种掩护型港池回淤问题，依据类似港口研究及实践经验，由于动力条件的逐步衰减，一般靠近口门区域回淤强度较大，而远离口门回淤强度较小。因此,港池以及挡砂堤内的航道(内航道) 淤积计算，将按照潮流流路经过先后顺序进行，分别确定各区淤积强度。根据《海港水文规范》[2]中淤泥质海岸港池淤积计算公式，并根据该工程特点改写为如下形式：
（2）
（3）
式中：PB(i+1)为掩护区内第i + 1区域的回淤强度，m；K0为淤积经验系数，取值0.15；d1′、d2′(i+ 1)分别为口门前局部水域平均水深和港内第i+1区开挖后水深，m；S(i+1)′相应于港池内第i+1区范围对应的含沙量，其中港池口门附近含沙量根据实测结果取平均值，kg/m3；t为总淤积时间，s；A(i+1)为港内第i+1区水下浅滩水域面积，m2；A0(i+1)为港内第i+1区总水域面积，m2；ΔH 为平均潮差,取统计平均潮差4.09m；N为相应于淤积历时t 内的潮数。
5.3 淤积计算
按照设计通航要求，进港航道底高程为-15.1m，采用式(1)～(3)计算，即可得到该挖槽年均淤积量结果，全航道平均淤强为32.5m/a ，最大淤强约41.8m/a。
6 结语
河口海岸大型港口工程及海岸演变的预测与控制，都应对工程引起的泥沙冲淤过程进行定量模拟，即进行动力学分析。为了能科学的指导施工，在施工前期要对基槽及附近的水域进行采集水流速度，泥沙含量数据等，并建立合理反映冲淤物理过程的数学模型，进行综合测算与分析，以掌握开挖基槽内的回淤强度。
参考文献：
[1]冯会芳,胡旭跃,张冠群.天津中心渔港进港航道尺度论证与航道泥沙回淤研究[J].水道港口.2009,6.
[2]《海港水文规范》(JTJ213-98).